Do napisania tego artykułu zmobilizowała mnie lektura artykułu z amerykańskiego wydania Focus'a (July 2012- "Illuminating life"). Chciałbym przybliżyć wam czym jest dawno odkryte i dobrze znane nam od ponad 50 lat białko zielonej fluorescencji (ang. green fluorescent protein, GFP).
 |
| Struktura białka. Źródło. |
GFP zostało wyizolowane przed ponad pięćdziesięciu laty z meduzy
Aequorea victoria. Mimo tego, że od tamtego czasu białko to zostało bardzo dokładnie przebadane i jest szeroko stosowane w inżynierii genetycznej, do dzisiaj nie wiadomo dlaczego posiada je meduza z której GFP uzyskano. W momencie odkrycia białka w 1962 roku przez japońskiego naukowca Osamu Shizmomura stało się ono natychmiast przedmiotem badań na wielką skalę- zostało wykorzystane w praktycznie każdym zaułku biologii. Za odkrycie i wyizolowanie tego białka Osamu Shizmomura oraz Martin Diego zostali uhonorowani nagrodą Nobla w dziedzinie chemii. Aby wyizolować z meduz GFP Osamu oraz Martin zebrali ponad 10 000 okazów
Aequorea victoria, pochodzących z Oceanu Spokojnego. Wycięli oni organy meduz oraz przefiltrowali je w celu wyodrębnienia świecącego białka. W 1980 roku z 50 000 meduz zostało uzyskane jedynie 150 miligramów GFP.
Dopiero po ponad 30 latach naukowcom udało się rozszyfrować fragmenty DNA w których była zapisana struktura białka. Od tego momentu naukowcy mogli bez przeszkód 'wklejać' fragmenty DNA do innych organizmów tj. bakterie w celu zwiększenia produkcji oraz zminimalizowania strat przy uzyskiwaniu białka. Na równi z Shizmomura oraz Diegiem nagrodę Nobla dostał Roger Tsien, któremu udało się zmodyfikować GFP, dzięki czemu zostały uzyskane nowe kolory owego białka. Pierwszymi modyfikacjami były białka: cyjanowej (CFP); niebieskiej (BFP); czerwonej (RFP) oraz żółtej (YFP) fluorescencji.
Białko zielonej fluorescencji świeci na swój piękny zielony kolor w momencie poświecenia na niego światłem koloru niebieskiego oraz UV. Wielkim przełomem z którym wiązało się odkrycie GFP było uzmysłowienie sobie jego wielkiego potencjału, który stał się rewolucyjnym aktywatorem innych genów. Po modyfikacjach GFP możliwe jest 'wklejenie' struktury jego genu obok struktury genu innego białka, które nie działa prawidłowo, lub, które chcemy śledzić. W momencie naświetlania komórek z takim 'włącznikiem' światłem UV, zostałyby tworzone białka fluorescencji, które oddziaływałyby na inne białka, które chcemy 'naprawiać'. Plusem takiego mechanizmu jest możliwość kontrolowania jego przebiegu w czasie trwania eksperymentu. Najlepszym przykładem jest kontrola zachowań
Caenorhabditis elegans- popularnego nicienia szeroko wykorzystywanego jako organizm modelowy. Z białkami obecnymi w jego neuronach zostało sprzężone GFP. Przy świeceniu swiatłem UF w odpowiednie rejony organizmu
Caenorhabditis elegans można było kontrolować jego zachowanie.
Biolodzy wykorzystali białka fluorescencji w barwieniu całych struktur organizmu takich jak ściany komórkowe roślin. Wykorzystanie 'kolorowych' białek miało również miejsce w badaniu nad mózgiem. Każdy neuron obecny w mózgu ma połączenie z setkami, a czasem nawet z tysiącami innych neuronów. By poznać mechanizmy działania i porozumiewania się tej przedziwnej sieci trzeba obserwowac sposób przepływu informacji między komórkami, oraz reakcje jakie dana informacja wywołuje. Specjalnie spreparowane neurony były tak skonstruowane, że samodzielnie mogły produkować białka nadające określony kolor. Udało się tak otrzymać ponad 90 kolorów (używając na samym początku jedynie koloru czerwonego, zielonego i żółtego). Otrzymano w ten sposób 'brainbow' ('mózgotęcza').
Dzięki 'brainbow' możliwe stało się obserwowanie skomplikowanej sieci neuronalnej, ale również obserwowanie jak jeden neuron może wpływać na pozostałe neurony z którymi ma kontakt zarówno bezpośredni jak i pośredni.
Niektóre eksperymenty z wykorzystaniem GFP jak dla mnie mogą stanowić rodzaj 'biologicznej rozrywki'. Takim przykładem mogą być świecące na zielono myszy, małpy i koty. Oczywiście każda taka zabawa przyczynia się do rozszerzenia wiedzy naukowej. Pozwala przezwyciężać kolejne problemy i rozwiązywać problemy techniczne. Obecnie kolorowe białka są szeroko wykorzystywane w próbach leczenia chorób nowotworowych, chorób układu nerwowego oraz HIV.
 |
| Małpa z genami odpowiadającymi za produkcję GFP. |
 |
'Fluorescencyjne myszy' obok zwykłych myszy.
Więcej informacji możecie znaleźć w książkach dotyczących zagadnieniom biologii molekularnej, inżynierii genetycznej. Sporo ciekawych pozycji możecie znaleźć w Naszym zaprzyjaźnionym Antykwariacie. |
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz